基于紧凑型超表面的韦伯光束实现远距离传播与强韧自愈特性研究

为解决传统超表面设计在生成无衍射光束时面临的微型化、带宽和传输效率之间的关键矛盾，研究人员开发了一种工作在5.5–6.0 GHz频段的紧凑型Pancharatnam-Berry（PB）相位超表面。该设计采用交叉极化传输单元（最小尺寸0.14λ0），通过精确调控二维韦伯波包的振幅和相位分布，成功生成具有抛物线轨迹的无衍射韦伯光束。实验证实该光束在4米（77.34λ0）传播距离内保持强度稳定，并展现横向自加速和强韧的自愈能力（障碍物遮挡后主瓣在0.5–2米内恢复）。该研究为远距离无线通信和自适应波束成形系统提供了创新解决方案。

　　

这项突破性研究展示了一种革命性的紧凑型Pancharatnam-Berry（PB）相位超表面设计，能在5.5–6.0 GHz频段生成具有"反物理"特性的无衍射韦伯光束。这种黑科技超表面由尺寸仅0.14λ₀的交叉极化传输单元构成，像精密的光学魔术师般操控二维韦伯波包的振幅和相位，让光束沿着抛物线轨迹优雅飞行。

令人惊叹的是，这个"永葆青春"的光束在4米（相当于77.34个波长）的马拉松式传播中始终维持强度稳定，还自带"闪避技能"——能主动横向加速避开障碍。更神奇的是它的"金刚狼式自愈"能力：当遭遇障碍物阻挡时，受损的主瓣能在0.5–2米内完成自我修复，具体恢复距离取决于障碍物尺寸。系统研究发现，障碍物的大小和位置就像精准的调节旋钮，直接控制着自愈效率。

这项研究不仅为PB超表面生成稳健韦伯光束的能力提供了铁证，更首次量化了其在遮挡条件下的自愈性能，为远距离通信和自适应波束成形（beamforming）系统装上了"智能保险"。想象一下，未来无线通信系统将像拥有不死鸟般重生能力，在复杂环境中始终保持信号稳定——这就是超表面技术带来的通信革命！